NCSU의 새로운 무선 이식형 칩은 알츠하이머병, 파킨슨병 퇴치에 도움이 될 수 있습니다
게시 날짜:롤리 - 연구자들은 무선으로 전력을 공급받고 수술로 이식하여 신경 신호를 읽고 빛과 전류로 뇌를 자극할 수 있는 칩을 개발했습니다. 이 기술은 쥐를 대상으로 성공적으로 시연되었으며 연구 도구로 사용하도록 설계되었습니다.
"우리의 목표는 특히 다양한 형태의 신경 자극에 반응하여 뇌의 다양한 영역의 행동을 더 잘 이해하는 데 도움이 되는 연구 도구를 만드는 것이었습니다."라고 해당 연구에 대한 논문의 교신 저자인 Yaoyao Jia는 말합니다. 노스캐롤라이나 주립대학교의 전기 및 컴퓨터 공학 조교수이기도 합니다. "이 도구는 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 신경 질환을 해결하는 데 있어 발전을 위한 길을 닦을 수 있는 근본적인 질문에 답하는 데 도움이 될 것입니다."
새로운 기술에는 이전 기술과 차별화되는 두 가지 기능이 있습니다.
첫째, 완전 무선입니다. 연구원들은 전자기장을 적용하여 전력 수신기 코일이 통합된 5×3 mm2 칩에 전력을 공급할 수 있습니다. 예를 들어, 연구원들이 실험용 쥐를 대상으로 한 테스트에서 전자기장은 각 쥐의 우리를 둘러싸고 있었습니다. 따라서 쥐가 무엇을 하든 관계없이 장치에 전력이 공급되었습니다. 이 칩은 무선으로 정보를 주고받을 수도 있습니다.
두 번째 특징은 칩이 삼중형이라는 것입니다. 즉, 세 가지 작업을 수행할 수 있습니다.
이러한 종류의 현재 최첨단 신경 인터페이스 칩은 두 가지 작업을 수행할 수 있습니다. 즉, 해당 영역의 전기적 변화를 감지하여 뇌의 목표 영역에서 신경 신호를 읽을 수 있습니다. 그리고 뇌 조직에 작은 전류를 유입시켜 뇌를 자극할 수 있습니다.
새로운 칩은 이 두 가지 기능을 모두 수행할 수 있을 뿐만 아니라 뇌 조직에 빛을 비출 수도 있습니다. 이는 광학 자극이라고 불리는 기능입니다. 그러나 광학 자극이 작동하려면 먼저 표적 뉴런을 유전적으로 수정하여 특정 파장의 빛에 반응하도록 해야 합니다.
"전기 자극을 사용하면 전류가 어디로 가는지 거의 제어할 수 없습니다"라고 Jia는 말합니다. “그러나 광학 자극을 사용하면 표적화하려는 뉴런만 빛에 민감하게 만들기 위해 수정했기 때문에 훨씬 더 정확할 수 있습니다. 이는 신경과학의 활발한 연구 분야이지만, 이 분야에는 발전하는 데 필요한 전자 도구가 부족했습니다. 이것이 바로 이 작품이 나오는 곳입니다.”
즉, 새로운 칩은 연구자들이 (말 그대로) 신경 조직에 빛을 비추는 데 도움을 줌으로써 (비유적으로) 뇌가 작동하는 방식에 빛을 비추는 데 도움이 될 것입니다.
종이, "삼중 무선 이식형 신경 인터페이스 시스템 온 칩,”가 저널에 게재되었습니다. 생의학 회로 및 시스템에 관한 IEEE 거래. 이 논문은 Worcester Polytechnic Institute의 Ulkuhan Guler가 공동 집필했습니다. Georgia Tech의 Yen-Pang Lai; 미시간 주립대학교의 Yan Gong, Arthur Weber 및 Wen Li; Bionic Sciences Inc.의 Maysam Ghovanloo
이 작업은 보조금 2024486에 따라 국립과학재단(NSF)의 지원으로 수행되었습니다. 이 작업은 보조금 EEC-1160483에 따라 NC State의 NSF 자금 지원 ASSIST 센터에서도 지원되었습니다. ASSIST 센터의 임무는 배터리를 교체하거나 충전할 필요 없이 장기간 다중 모드 감지가 가능한 자가 구동 웨어러블을 만드는 것입니다.
원본 기사 출처: WRAL TechWire